KR100960919B1

KR100960919B1 - 평면도파 기술을 이용한 파장선택 스위치

Info

Publication number: KR100960919B1
Application number: KR1020080066470A
Authority: KR
Inventors: 신장욱; 한영탁; 한상필; 박상호; 백용순
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-06-04
Also published as: KR20100006293A; JP4719786B2; JP2010020272A; US20100008670A1

Abstract

본 발명에 따른 파장선택 스위치는, M개의 파장 채널의 광신호를 입력받아 각 파장 채널별로 분리하여 광 전송 선로로 출력하는 제 1 파장분할 다중화기, 상기 제 1 파장분할 다중화기로부터 상기 M개의 파장 채널별로 출력된 광신호의 경로를 N개의 출력 포트들 중 어느 하나의 출력 포트로 변경하는 상기 M개의 광 스위치들, 상기 광 스위치의 상기 N개의 출력 포트들 중 하나씩 연결되고, 상기 N개의 입력된 광신호를 결합하여 출력하는 (M+N-1)개의 광 합파기들, 및 상기 (M+N-1)개의 입력 포트들 및 상기 N개의 출력 포트들을 갖고, 상기 (M+N-1)개의 상기 광 합파기들의 출력 신호들이 각각 상기 입력 포트들에 연결되고, 상기 입력된 신호를 다중화시켜 상기 N개의 출력 포트들로 출력하는 제 2 파장 분할 다중화기를 포함한다.

파장선택, 도파로

Description

평면도파 기술을 이용한 파장선택 스위치{WAVELENGTH SELECTIVE SWITCH USING PLANAR LIGHTWAVE CIRCUIT TECHNOLOGY}

본 발명은 복수의 광 파장들 각각의 광신호를 실어서 동시에 전송하는 파장분할다중화(wavelength division multiplexing) 광 전송 시스템에서 사용되는 파장선택 스위치(WSS; Wavelength Selective Switch)에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로 평면 광 도파로 기술을 이용하여 간편한 방법으로 구성할 수 있는 파장선택 스위치에 관한 것이다.

파장선택 스위치(WSS; Wavelength Selectable Switch)는 하나의 광 선로를 통해서 복수의 파장을 가지는 여러 개의 광 채널들이 전송되는 파장분할다중화 광통신 시스템에서 임의의 파장에 대응하는 임의의 광 채널을 임의의 입출력 포트로 자유로이 입출력 할 수 있는 스위치이다. 본 발명은 특히 1 보다 큰 정수 M 과 M 보다 작거나 같은 정수 N 에 대하여 M 개의 파장을 전송하는 광 선로와 연결되는 입력 포트와 N 개의 출력 포트를 가지며 상기 광 선로상의 모든 파장에 대하여 상기 N개의 출력 포트 중 임의의 출력 포트로 자유롭게 출력할 수 있는 1xN 파장선택 스위치에 대한 것이다. 특히 본 발명은 평면 광 도파로 집적기술을 이용하여 신뢰 성 높은 파장선택스위치의 제작이 가능한 파장선택 스위치 구성 방법을 제공한다.

도 1은 종래 기술에 의한 평면 도파로 기술을 이용한 파장선택 스위치 구조(10)를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 파장선택 스위치(10)는 입력 포트(11), 파장 분할 다중화기(12), 가변 광 감쇄기(13), 1xN 광 스위치(14), N개의 파장 분할 다중화기(15), 및 출력 포트(16)를 포함한다.

먼저, 복수의 파장들에 대응하는 복수 채널들의 광신호가 입력 포트(11)에 입력된다. 이때 입력된 광신호는 파장 분할 다중화기(12)에서 각 파장 별로 분리되어 출력된다. 상기 파장 별로 분리된 광신호는 광 도파로를 따라 가변 광 감쇄기(13)에 도달된다.

가변 광 감쇄기(13)는 각 채널별 광신호를 적절히 조절하여 각 채널간의 광 파워 균형을 맞추어 주는 기능을 수행한다. 가변 광 감쇄기(13)에서 적절하게 광 파워가 조절된 광신호는 이어서 1xN 광 스위치(14)를 통하여 N개의 출력 포트 중 하나로 출력된다. 1xN 광 스위치(14)의 각 출력 포트는 각각 N개의 파장 분할 다중화기(15) 중 하나에 연결되어 있다. 여기서 정수 N 은 파장선택 스위치(10)의 출력 포트의 수와 같다. 따라서 광 스위치(14)에서 출력된 광신호는 연결된 N 개의 파장분할 다중화기(15) 중 하나를 거쳐서 임의의 출력 포트로 출력된다. 따라서 임의의 파장에 대하여 그 파장의 채널과 연결된 1xN 광 스위치(14)에서 광로를 조절하면 그 채널의 광신호를 임의의 출력 포트로 출력할 수 있게 된다. 상기의 파장선택 스위치(10)는 상기 광 전송 방향에 대하여 역방향으로도 동작시키도록 구현된다.

이와 같이 상기 종래 기술을 이용한 평면 도파로 1xN 파장 선택 스위치(10) 의 경우에는 광 부품은 (1+N)개의 파장분할 다중화기(15)와 채널 수 만큼의 1xN 광 스위치(14)가 필수적으로 사용된다. 여기서 파장분할 다중화기(15)의 경우에는 평면 도파로로 구현하기에 가장 어려운 소자 중의 하나이다. 특히, 파장분할 다중화기(15)을 구현하기 위해서는 넓은 면적이 필요하며, 어려운 파장 튜닝과 높은 불량률로 인하여 고도의 기술이 요구된다. 따라서 상기와 같이 많은 수의 파장분할 다중화기(15)를 필요로 하는 종래 기술의 평면 도파로 파장선택 스위치(10)의 경우 제작이 어려워 불량률이 높고 제품의 생산성이 떨어지는 단점을 가진다. 상술된 파장선택 스위치에 대한 설명은 일본 공개 특허 제2007-148042호에 "Wavelength Selective Optical Switch, Optical Multiplexer, Optical Demultiplexer, And Wavelength Selective Optical Switch Module." 라는 제목으로 기재되어 있으며, 이 출원의 레퍼런스로 포함될 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 기술적으로 구현이 어렵고 비용이 많이 들게 되는 파장분할 다중화기의 소요량을 최소화시키는 간단한 형태의 파장선택 스위치 구조 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 파장선택 스위치는: M개의 파장 채널의 광신호를 입력받아 각 파장 채널별로 분리하여 광 전송 선로로 출력하는 제 1 파장분할 다중화기; 상 기 제 1 파장분할 다중화기로부터 상기 M개의 파장 채널별로 출력된 광신호의 경로를 N개의 출력 포트들 중 어느 하나의 출력 포트로 변경하는 상기 M개의 광 스위치들; 상기 광 스위치의 상기 N개의 출력 포트들 중 하나씩 연결되고, 상기 N개의 입력된 광신호를 결합하여 출력하는 (M+N-1)개의 광 합파기들; 및 상기 (M+N-1)개의 입력 포트들 및 상기 N개의 출력 포트들을 갖고, 상기 (M+N-1)개의 상기 광 합파기들의 출력 신호들이 각각 상기 입력 포트들에 연결되고, 상기 입력된 신호를 다중화시켜 상기 N개의 출력 포트들로 출력하는 제 2 파장 분할 다중화기를 포함한다.

실시 예에 있어서,상기 광 스위치들 중 I(상기 I는 1보다 크고 상기 M보다 작은 정수)번째 광 스위치의 J(상기 J는 1보다 크고 상기 N보다 작은 정수)번째 출력 포트는 (I+J-1) 번째 광 합파기의 입력 포트들 중 어느 하나와 연결되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 파장선택 스위치는, 상기 제 1 파장분할 다중화기 및 상기 광 스위치들 사이에 연결되고, 상기 채널별 광신호 파워를 조절하는 가변 광 감쇄기나 혹은 광 증폭기를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 파장분할 다중화기들은 배열 도파로 파장분할 다중화기로 구현되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 파장분할 다중화기들은 반사형 회절 격자 파장분할 다중화기로 구현되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 광 스위치들은 각각 입력 포트 및 출력 포트를 하나씩 추가하고, 추가된 상기 입력 포트 및 상기 출력 포트를 이용하여 복수의 파장선 택 스위치들이 연결됨으로 상기 N 개보다 더 많은 출력들이 제공되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 파장선택 스위치는 하나의 평면 기판에 단일 집적 광 소자로 구현되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 있어서, 상기 파장선택 스위치에 이용되는 광 소자들은 각각 광 파이버를 이용하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 또 다른 파장선택 스위치는: M개의 파장 채널의 광신호를 입력받아 각 파장 채널별로 분리하여 출력하는 제 1 파장분할 다중화기; 상기 제 1 파장분할 다중화기로부터 상기 M개의 파장 채널별로 출력된 광신호의 경로를 N개의 출력 포트들 중 어느 하나의 출력 포트로 변경하는 상기 M개의 광 스위치들; 상기 광 스위치들과 연결되고, (N*(M-1)+(N-1)*(N-1)+1)개의 입력 채널들 및 상기 N개의 출력 채널들을 갖고, 상기 입력 채널들 사이의 파장 간격은 상기 광신호의 채널 파장의 1/N이고, 상기 출력 채널들 사이의 파장 간격은 상기 광신호의 채널 파장의 1/(N-1)인 제 2 파장 분할 다중화기를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 광 스위치들 중 I(상기 I는 1보다 크고 상기 M보다 작은 정수)번째 광 스위치의 J(상기 J는 1보다 크고 상기 N보다 작은 정수)번째 출력 포트는 상기 제 2 파장분할 다중화기의 (N*(I-1)+(N-1)*(J-1)+1)번째 입력 포트에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 평면 광 도파로 기술을 이용하여 단지 두 개의 파장 분할 다중화기를 사용하여 간단하게 구성할 수 있는 파장선택 스위치를 제시하였다.

따라서 본 발명의 파장선택 스위치를 사용할 경우 종래 기술의 파장선택 스위치와 비교하여 파장 분할 다중화기의 숫자를 크게 감소시킬 수 있다. 이로써 파장선택 스위치의 전체 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 불량률이 낮고 생산성이 높은 저 가격의 파장선택 스위치 제조할 수 있게 된다.

뿐만 아니라 본 발명의 파장선택 스위치를 사용할 경우 큰 추가 손실의 증가가 없이도 복수의 파장선택 스위치를 서로 연결하여 파장선택스위치의 입출력 포트 숫자를 효과적으로 늘리는 것이 가능하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 평면 도파로 기술을 이용한 파장선택 스위치는 2개의 파장분할 다중화기들로 구현된다. 이로써, 본 발명의 파장선택 스위치는 스위칭 동작의 신뢰성을 높힐 뿐 아니라 점유 면적을 감소키시고 또한 제작 단가도 감소시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 파장선택 스위치(100)에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 파장선택 스위치(100)는 제 1 파장분할 다중화기(110), 스위치 어레이(120), 광 합파기들(130~138), 제 2 파장분할 다중화기(140)를 포함 한다. 도 2를 참조하면, 광신호는 아래와 같이 진행된다.

먼저 M개의 파장 채널들의 광신호는 파장분할 다중화 광전송 선로를 통하여 제 1 파장분할 다중화기(110)의 입력 포트(111)로 입력된다. 제 1 파장분할 다중화기(110)의 M 개의 출력 포트에서는 파장분할 다중화 광 전송 선로로부터 입력된 광신호가 파장에 따라 각 채널별로 분리되어 출력된다. 따라서 제 1 파장분할 다중화기(110)는 적어도 1개 이상의 입력 포트 및 적어도 파장분할 다중화 광 선로의 채널 수 M개 이상의 출력 포트들을 포함한다.

제 1 파장분할 다중화기(110)의 각 채널에서 출력된 광신호는 1xN 광 스위치로 입력된다. 각 파장 채널별 광신호의 광 파워를 조절하기 위하여 제 1 파장분할 다중화기(110)의 각 채널의 출력 및 이에 연결되는 1xN 광 스위치의 사이에 각각 가변 광 감쇄기(도시되지 않음)가 삽입될 수 있다.

1xN 광 스위치의 총 개수는 광 선로의 파장 채널의 총 수 M과 같고, 모두 동시에 어레이(array) 형태로 패키징하여 스위치 어레이(120)을 구성한다. 즉, 스위치 어레이(120)에는 M개의 1xN 광 스위치들(121~12N)이 포함된다. 여기서 N은 M보다 같거나 작은 정수이다.

1xN 광 스위치의 N개의 출력들 각각은 N 채널 광 합파기들(131,132,...,13K)의 입력 포트들 중 하나로 입력된다. 이때 1xN 광 스위치의 출력들과 연결되는 N 채널 광 합파기들의 총 개수는 (M+N-1)개이다. 각각의 1xN 광 합파기들(131,132,...,13K)로부터 결합된 광신호는 (M+N-1)개의 입력 포트 및 N개의 출력 포트들(141)을 가지는 제 2 파장 분할 다중화기(140)로 입력된다.

아래에서는 본 발명에 따른 1xN 광 스위치와 N 채널 광 합파기 사이의 연결 방법에 대하여 자세히 설명하도록 하겠다. 먼저 첫 번째 채널의 1xN 광 스위치(121)의 첫 번째 출력 포트는 첫 번째 N 채널 광 합파기(131)의 입력 포트 중 어느 하나에 연결된다. 첫 번째 채널의 1xN 광 스위치(121)의 두 번째 출력 포트는 두 번째 N 채널 광 합파기(132)의 입력 포트 중 어느 하나에 연결된다. 첫 번째 채널의 1xN 광 스위치(121)의 세 번째 출력 포트는 세 번째 N 채널 광 합파기(133)의 입력 포트 중 어느 하나에 연결된다. 상술 된 바와 같이, 첫 번째 채널의 1xN 광 스위치(121)의 N개의 출력 포트들은 첫 번째부터 N 번째까지의 N 채널 광 합파기들(131~13N)의 입력 포트 중 어느 하나에 각각 연결된다.

두 번째 채널의 1xN 광 스위치(122)의 경우에도 첫 번째 광 스위치(121)와 마찬가지 방법으로 광 스위치(122)의 N개의 출력들은 두 번째부터 (N+1) 번째까지의 N 채널 광 합파기들(132~13(N+1))의 입력 포트 중 어느 하나로 입력된다. 상술 된 바와 같이, I 번째 1xN 광 스위치(12I)의 J 번째 출력 포트는 (I+J-1) 번째 광 합파기(13(I+J-1))의 입력 포트 중 어느 하나에 연결된다.

아래에서는 본 발명의 파장선택 스위치(100)의 동작 원리에 대하여 기술하겠다. 먼저 제 1 파장분할 다중화기(110)의 첫 번째 채널 파장의 광신호 출력은 첫 번째 1xN 광 스위치(121)와 첫 번째부터 N 번째 광 합파기들(131~13N) 중 어느 하나를 거쳐서 제 2 파장분할 다중화기(140)의 첫 번째부터 N 번째 입력 포트 중 하나로 전송된다. 만약, 첫 번째 입력 포트로 전송될 경우에는 제 2 파장 분할 다중화기(140)의 첫 번째 출력 포트로 출력된다. 만약, 첫 번째 1xN 광 스위치(121)에 서 광로를 변경하여 두 번째 광 합파기(132)를 거쳐서 제 2 파장 분할 다중화기(140)의 두 번째 입력 포트로 입력될 경우에는 제 2 파장분할 다중화기(140)의 두 번째 출력 포트로 출력된다.

상술 된 방법으로 첫 번째 채널 파장의 광신호는 첫 번째 1xN 광 스위치(121)의 연결 위치에 따라 제 2 파장분할 다중화기(140)의 첫 번째부터 N 번째까지의 임의의 출력 포트로 출력하는 것이 가능하다. 동일한 방식으로 제 1 파장분할 다중화기(110)의 I 번째 채널 파장의 광신호 출력은 I 번째 1xN 광 스위치(12I)의 연결 위치에 따라 제 2 파장 분할 다중화기(140)의 I 번째부터 (I+N-1)번째 입력 포트 중 하나로 입력되어 첫 번째부터 N 번째까지의 임의의 출력 포트로 출력하는 것이 가능하다. 이와 같이 모든 파장 채널의 광신호는 각각의 채널 파장에 연결된 1xN 광 스위치의 연결 위치에 따라 제 2 파장 분할 다중화기(140)의 첫 번째부터 N 번째까지의 임의의 출력 포트로 출력하는 것이 가능하다. 이러한 본 발명의 파장선택 스위치(100)의 동작 원리는 광신호의 전송 방향이 기술한 바와 반대의 방향일 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.

도 3은 본 발명에 따른 제 2 파장분할 다중화기(140)에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 파장분할 다중화기(140)는 (M+N-1)개의 입력 도파로(141), 제 1 슬랩 도파로(142), 배열 도파로(143), 제 2 슬랩 도파로(144), N개의 출력 도파로(145)를 포함한다.

본 발명에 따른 배열 도파로 파장분할 다중화기(140)의 경우에는 각 채널 파장이 각각의 입력 채널에 대응하는 포트로 입력되면 모든 파장이 지정된 출력 포트 로 다중화되어 출력된다. 만약 각 채널 파장이 지정된 입력 포트에서부터 I 번째 이동한 입력 채널에 입력되면 출력도 지정된 출력 포트로부터 I 번째 이동한 출력 포트로 출력되는 성질을 이용하고 있다.

하지만 본 발명에서 사용할 수 있는 파장분할 다중화기는 도 3 에 예시된 배열도파로 파장분할 다중화기에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 자명한다. 본 발명의 파장분할 다중화기는 반사형 회절 격자 파장분할 다중화기 등 배열 도파로 파장 분할 다중화기와 같이 파장이 변하면 출력 포트가 이동하는 특성을 갖는 다양한 종류의 파장분할 다중화기로도 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 제 1 파장 분할 다중화기(110)도 도 3에 도시된 파장분할 다중화기(140)와 동일한 구조로 구현될 수 있다. 이 경우 제 1 파장 분할 다중화기(110)의 입력 도파로는 1개, 출력 도파로는 M개로 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 1xN 광 스위치(121)에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 1xN 광 스위치(121)는 8개의 폴리머 전반사(TIR; Total Internal Reflection) 광 스위치들(121_1~121_8)을 이용한 1x9 광 스위치이다. 여기서 폴리머 전반사 광 스위치들(121_1~121_8) 각각은 히터의 온/오프에 따라 스위칭 동작을 수행한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 히터가 오프 상태이면, 폴리머 전반사 광 스위치(121_1)는 입사광을 투과시킨다. 반면에, 히터가 온 상태이면, 폴리머 전반사 광 스위치(121_1)는 입사광을 반사시킨다.

본 발명의 1x9 광 스위치(121)로 입력된 광신호는 8 개의 폴리머 전반사 광 스위치들(121_1~121_8) 중 어느 하나가 동작됨에 따라 9개의 광 출력 포트 중 임의 의 출력 포트로 전송하게 된다.

도 4에 도시된 1xN 광 스위치(121)는 폴리머 전반사 광 스위치를 이용하여 구현되었지만, 본 발명의 1xN 광 스위치가 반드시 여기에 국한될 필요가 없다는 것은 당업자에게 자명하다. 본 발명의 1xN 광 스위치는 MZ 간섭계형 광 스위치를 이용하여 구성하거나 여타의 방법으로 광로를 변경할 수 있는 광 스위치로 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 N 채널 광 합파기(131)에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다. 본 발명의 N 채널 광 합파기(131)는 도 5에 도시된 구조 이외에도 스타 커플러 등 다양한 구조의 광 합파기로 구현될 수 있다.

한편 N 채널 광 합파기(131)는 광신호 파워를 1/N로 감소시키기 때문에 손실이 발생하게 된다. 예를 들어 5 채널 광 합파기의 경우 약 7dB 정도의 이론적인 광 손실이 방생하게 된다. 본 발명의 파장선택 스위치의 경우에 손실 증가는 주로 상기 광 합파기에서 발생하게 된다. 따라서 이와 같은 광 손실을 제거하기 위해서는 필연적으로 광 합파기를 제거할 필요가 있다.

도 6은 광 합파기를 제거한 본 발명의 파장선택 스위치(200) 및 그것의 분기 손실을 제거하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 파장선택 스위치(200)는 제 1 파장분할 다중화기(210), 1xN 스위치 어레이(220) 및 제 2 파장분할 다중화기(240)를 포함한다. 여기서 제 1 파장분할 다중화기(210)는 도 2에 도시된 제 1 파장분할 다중화기(110)과 동일한 구조이며, 1xN 스위치 어레이(220)는 도 2에 도시된 스위치 어레이(120)과 동일한 구조이다.

제 2 파장분할 다중화기(240)는 분기기를 제거하기 위해서 {N*(M-1)+(N-1)*(N-1)+1}개의 입력 채널 개수를 갖는다. 여기서 제 2 파장분할 다중화기(240)의 각 입력 채널간의 파장 간격은 원래 채널 파장 간격의 1/N으로 변경되고, 제 2 파장분할 다중화기(240)의 출력 채널간의 파장 간격은 원래 채널 파장 간격의 1/(N-1)로 변경되도록 구현된다. 상술 된 바와 같이 입력 채널 수와 채널간의 파장 간격이 변경된 제 2 파장분할 다중화기(240)의 입력 채널은 광 합파기를 사용하지 않고 1xN 광 스위치의 출력 포트에 직접 연결된다. 이때 1xN 광 스위치의 출력 포트의 연결 방법은 I번째 스위치의 J번째 출력 포트는 변경된 제 2 파장분할 다중화기(240)의 {N*(I-1)+(N-1)*(J-1)+1} 번째 입력 채널에 연결된다.

이러한 방법은 분기 손실을 갖는 스타 커플러의 다중화 기능을 제 2 파장분할 다중화기(240)의 파장분할 다중화 기능으로 통합하는 방법이다. 하지만 이와 같은 방법을 사용하면 광 합파기의 분기 손실을 제거할 수는 있지만, 제 2 파장분할 다중화기(240)의 입력 포트의 개수가 크게 증가되는 단점이 있다.

도 7은 본 발명에 따른 복수의 파장선택 스위치들(301,302)이 결합되어 입출력 포트의 개수를 증가시키는 방법을 보여주는 도면이다.

종래의 파장선택 스위치의 입출력 포트의 수를 증가시키는 방법의 경우, 제 1 파장선택 스위치(301)의 N개의 출력 중 하나를 제 2 파장선택 스위치(302)의 입력 포트와 연결하는 다단 연결(cascade) 방법이 사용된다. 이 경우 출력 포트의 총 수는 제 1 파장선택 스위치(301)의 제 2 파장선택 스위치(302)와 연결되지 않은 출력 포트(N-1)개 및 제 2 파장선택 스위치(302)의 출력 포트 N개를 더하여 (2N-1) 개의 포트를 갖게 된다. 하지만 이 경우 다단 연결된 출력 포트의 삽입 손실은 파장선택 스위치의 손실 전체가 합산되어 나타나게 된다.

반면에, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 파장선택 스위치를 도 7 에 도시한 방법을 이용하여 연결할 경우에 다단 연결에 따른 손실 증가는 1x2 단위 광 스위치의 손실 정도에 지나지 않아 저손실로써도 복수의 파장선택 스위치들(301,302)을 연결하여 출력 포트의 수를 늘리는 것이 가능하다.

도 7 에 도시된 바와 같이 복수의 본 발명의 파장선택 스위치(301,302)를 서로 연결하기 위해서는 1xN 광 스위치의 앞 단에 다른 파장선택 스위치와 연결하기 위한 입력 포트 및 출력 포트가 각각 하나씩 별도로 구비된다.

도 8은 복수의 파장선택 스위치들을 서로 연결할 수 있도록 1xN 광 스위치를 대신하여 입출력 포트를 각각 하나씩 더한 2x(N+1) 광 스위치(321)로 변경하는 방법을 보여주는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이 변경된 2x(N+1) 광 스위치(321)에서 증가된 출력 포트는 다른 파장선택 스위치의 증가된 입력 포트와 채널별로 서로 대응되게 연결된다. 변경된 2x(N+1) 광 스위치(321)를 이용하여 상술된 방법으로 본 발명의 파장선택 스위치들을 서로 연결할 경우에는 제 1 파장선택 스위치(301)의 제 1 파장분할 다중화기(310)로 입력된 광신호는 제 1 파장선택 스위치(301)의 임의의 출력 포트로 출력될 뿐만 아니라 제 1 파장선택 스위치(301)의 추가된 광 출력 포트를 지나서 제 2 파장선택 스위치(302)의 추가된 광 스위치 입력 포트로 입력되어 제 2 파장선택 스위치(302)의 임의의 출력 포트로 출력될 수 있다.

이때 제 1 파장선택 스위치(301)로 출력되는 광신호와 제 2 파장선택 스위치(302)로 출력되는 광신호의 광로를 서로 비교해 보면, 1x2 단위 광 스위치에 의해 광로가 변경되는 것 이외에는 동일한 광 소자들이 통과되었음을 알 수 있다. 따라서 상술된 방법으로 복수의 파장선택 스위치들을 서로 연결하여도 별도의 손실 증가가 발생하지 않음을 알 수 있다.

살펴본 바와 같이 종래 기술의 파장선택 스위치에서는 복수의 파장 분할 다중화기들이 사용되었다. 반면에 본 발명의 파장선택 스위치에서는 제 1 및 제 2 파장분할 다중화기 두 개만 사용된다. 이로써, 보다 간단하게 파장선택 스위치를 구성할 수 있게 된다.

상술 된 바와 같이 본 발명의 파장선택 스위치의 제조 방법은 광 파로 소자 제조 공정을 그대로 사용한다. 예를 들면, 폴리머 광 도파로 소자 제조방법(Polymer Planar-Lightwave-Circuit-Type Variable Optical Attenuator Fabricated by Hot Embossing Process, Jin Tae Kim, Choon-Gi Choi, and Hee -Kyung Sung, ETRI Journal, vol.27, no.1, Feb. 2005, pp.122-125.), 실리카 광 도파로 소자 제조 방법(An Etch-Stop Technique Using Cr2O3 Thin Film and Its Application to Silica PLC Platform Fabrication,Jang-Uk Shin, Dug-June Kim, Sang-Ho Park, Young-Tak Han, Hee-Kyung Sung, Jeha Kim, and Soo-Jin Park, ETRI Journal, vol.24, no.5, Oct. 2002, pp.398-400.), 반도체 광 소자 제조 방법(Widely Tunable Grating Cavity Lasers, Oh-Kee Kwon, Eundeok Sim, Kang-Ho Kim, Jong-Hoi Kim, Ho-Gyeong Yun, O Kyun Kwon, and Kwang Ryong Oh, ETRI Journal, vol.28, no.5, Oct. 2006, pp.545-554.), SiON 광 도파로 소자 제조 방법, 실리콘 광 소자 제조 방법 등 다양한 평면 도파로 광 소자 제조 방법이 사용될 수 있다.

본 발명의 파장선택 스위치의 구성에 필요한 각각의 광 소자는 별도로 제작되어 광 파이버 등으로 연결하는 방식으로 구성할 수도 있을 뿐만 아니라 전 소자를 모두 하나의 기판에 구성하는 단일 광 집적회로 소자로 구성할 수도 있다.

뿐만 아니라 본 발명의 파장선택 스위치에 있어서 각각의 소자에 대하여 서로 다른 평면 도파로 제조 공정을 적용하여 각각 제조한 뒤 광 파이버 등을 이용하여 서로 연결하는 방법을 사용하여 전체 파장선택 스위치를 구성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 평면 도파로 기술을 이용한 파장선택 스위치를 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 파장선택 스위치에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 파장분할 다중화기에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 1xN 광 스위치에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 N 채널 광 합파기에 대한 실시 예를 보여주는 도면이다.

도 6은 광 합파기를 제거한 본 발명의 파장선택 스위치 및 그것의 분기 손실을 제거하는 방법을 보여주는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 복수의 파장선택 스위치들이 결합되어 입출력 포트의 개수를 증가시키는 방법을 보여주는 도면이다.

도 8은 복수의 파장선택 스위치들을 서로 연결할 수 있도록 1xN 광 스위치를 대신하여 입출력 포트를 각각 하나씩 더한 2x(N+1) 광 스위치로 변경하는 방법을 보여주는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10,100,200,301,302: 편광선택 스위치

110,140,210,240: 파장분할 다중화기

120,220: 스위치 어레이 121~12N: 광 스위치

121_1~121_8: 폴리머 전반사 스위치

131~13(M+N-1): 광 합파기

111: 입력 포트 141: 출력 포트

112,114: 슬랩 도파로 113: 배열 도파로

Claims

M(상기 M은 1보다 큰 정수)개의 파장 채널의 광신호를 입력받아 채널별로 분리하여 출력하는 제 1 파장분할 다중화기;

상기 제 1 파장분할 다중화기로부터 상기 M개의 파장 채널별로 출력된 광신호의 경로를 N(상기 N은 1보다 크고 상기 M보다 작거나 같은 정수)개의 출력 포트들 중 어느 하나의 출력 포트로 변경하는 상기 M개의 광 스위치들;

상기 광 스위치의 상기 N개의 출력 포트들 중 하나씩 연결되고, 상기 N개의 입력된 광신호를 결합하여 출력하는 (M+N-1)개의 광 합파기들; 및

상기 (M+N-1)개의 입력 포트들 및 상기 N개의 출력 포트들을 갖고, 상기 (M+N-1)개의 상기 광 합파기들의 출력 신호들이 각각 상기 입력 포트들에 연결되고, 상기 입력된 신호를 다중화시켜 상기 N개의 출력 포트들로 출력하는 제 2 파장 분할 다중화기를 포함하고,

상기 광 스위치들 중 I(상기 I는 1보다 크고 상기 M보다 작은 정수)번째 광 스위치의 J(상기 J는 1보다 크고 상기 N보다 작은 정수)번째 출력 포트는 (I+J-1) 번째 광 합파기의 입력 포트들 중 어느 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 파장선택 스위치는,

상기 제 1 파장분할 다중화기 및 상기 광 스위치들 사이에 연결되고, 상기 채널별 광신호 파워를 조절하는 가변 광 감쇄기나 혹은 광 증폭기를 더 포함하는 파장선택 스위치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 파장분할 다중화기들은 배열 도파로 파장분할 다중화기로 구현되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 파장분할 다중화기들은 반사형 회절 격자 파장분할 다중화기로 구현되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.
제 1 항에 있어서,

상기 광 스위치들은 각각 입력 포트 및 출력 포트를 하나씩 추가하고,

상기 추가된 상기 입력 포트 및 상기 출력 포트를 이용하여 복수의 파장선택 스위치들이 연결됨으로 상기 N 개보다 더 많은 출력들이 제공되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.
제 1 항에 있어서,

상기 파장선택 스위치는 하나의 평면 기판에 단일 집적 광 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.
제 1 항에 있어서,

상기 파장선택 스위치에 이용되는 광 소자들은 각각 광 파이버를 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.
M(상기 M은 1보다 큰 정수)개의 파장 채널의 광신호를 입력받아 각 채널별로 분리하여 출력하는 제 1 파장분할 다중화기;

상기 제 1 파장분할 다중화기로부터 상기 M개의 파장 채널별로 출력된 광신호의 경로를 N(상기 N은 1보다 크고 상기 M보다 작거나 같은 정수)개의 출력 포트들 중 어느 하나의 출력 포트로 변경하는 상기 M개의 광 스위치들;

상기 광 스위치들과 연결되고, (N*(M-1)+(N-1)*(N-1)+1)개의 입력 채널들 및 상기 N개의 출력 채널들을 갖고, 상기 입력 채널들 사이의 파장 간격은 상기 광신호의 채널 파장의 1/N이고, 상기 출력 채널들 사이의 파장 간격은 상기 광신호의 채널 파장의 1/(N-1)인 제 2 파장 분할 다중화기를 포함하는 파장선택 스위치.
제 9 항에 있어서,

상기 광 스위치들 중 I(상기 I는 1보다 크고 상기 M보다 작은 정수)번째 광 스위치의 J(상기 J는 1보다 크고 상기 N보다 작은 정수)번째 출력 포트는 상기 제 2 파장분할 다중화기의 (N*(I-1)+(N-1)*(J-1)+1)번째 입력 포트에 연결되는 것을 특징으로 하는 파장선택 스위치.